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TWI391225B - A holding tool for a thin-walled cylindrical workpiece, a processing method, and a sheet-to-roll forming roll - Google Patents

A holding tool for a thin-walled cylindrical workpiece, a processing method, and a sheet-to-roll forming roll Download PDF

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Publication number
TWI391225B
TWI391225B TW099115833A TW99115833A TWI391225B TW I391225 B TWI391225 B TW I391225B TW 099115833 A TW099115833 A TW 099115833A TW 99115833 A TW99115833 A TW 99115833A TW I391225 B TWI391225 B TW I391225B
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TW
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workpiece
holding member
diameter
thin
axial direction
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TW099115833A
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English (en)
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TW201107110A (en
Inventor
Takayoshi Sano
Tadamasa Furuya
Original Assignee
Toshiba Machine Co Ltd
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Publication date
Application filed by Toshiba Machine Co Ltd filed Critical Toshiba Machine Co Ltd
Publication of TW201107110A publication Critical patent/TW201107110A/zh
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Description

薄壁圓筒狀工件之保持治具，加工方法以及薄片暨薄膜成形輥
本發明，是關於薄壁圓筒狀工件機械加工時使用的薄壁圓筒狀工件之保持治具，和，使用該保持治具的加工方法，及，薄片暨薄膜成形輥。
塑膠薄片或薄膜成形用的成形輥其一例，如專利文獻1的記載所示，是已知有在具撓性之薄壁金屬外筒的內部，隔著冷卻媒體的流通空間，配置有和上述薄壁金屬外筒同軸狀之高剛性金屬內筒的雙層筒構造成形輥。
專利文獻1中，是揭示著此種成形輥的薄壁金屬外筒所使用的薄壁圓筒體的壁厚，其極為實用性的範圍，是上限為5mm，下限因受到機械加工時的限制所以是為2mm。
但是，最近，為了實現更高難度之塑膠薄片或薄膜的成形，以致薄壁圓筒體更加薄壁化和加工高精度化的要求變嚴格，因此針對機械加工時薄壁圓筒體的保持，就產生必須要能夠充分滿足上述要求的技術性需求。
此種薄壁圓筒體(以下稱「薄壁圓筒狀工件」)機械加工時保持用的保持治具，已知有專利文獻2及專利文獻3所記載的保持治具。專利文獻2及專利文獻3所記載的保持治具，是在要插入在工件內圍的保持構件的外圍和工件內圍之間設有橡膠等彈性構件，從軸方向壓縮該彈性構件朝徑方向膨脹，藉此對工件產生保持力。
於該狀況，彈性構件是由橡膠等柔軟材料形成，若遍及軸方向全體都使用彈性構件時即使從兩端施加壓縮力該壓縮力也不會完全到達全體，因此彈性構件是和隔件交替配置著。
[先行技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開平11-235747號公報
[專利文獻2]日本特開平8-243815號公報
[專利文獻3]日本特開2001-322015號公報
然而，工件和保持構件之間若存在著由橡膠等柔軟材料形成的彈性構件時，就會強烈擔心加工時的壓力造成彈性構件變形，導致會有無法滿足嚴格之加工要求的問題。此外，和隔件交替配置有彈性構件時，工件內圍的支撐部位會變斷續性，因此加工時的壓力就更容易造成彈性構件變形，導致會有無法充分滿足嚴格之加工要求的問題。例如：擠出成形用薄壁輥的加工，最近是需要以微米(圓筒度)或亞微細粒(面粗糙度)的等級加工完成工件的外圍面，因此恐怕無法維持所希望的加工精度。
本發明，是考慮到上述問題，以提供一種能夠從工件內圍面側毫無遺漏工件任何部位確實支撐著工件，能夠發揮不亞於加工壓之牢固保持力的同時，即使局部性施加有較強的加工力也難以變形，能夠執行高精度機械加工(外圍切削及外圍研磨或圖案形成加工等)的薄壁圓筒狀工件之保持治具，和，使用該保持治具之薄壁圓筒狀工件加工方法，及，將經由該加工方法加工後之薄壁圓筒狀工件做為外筒使用的薄片暨薄膜成形輥為目的。
為了解決上述課題，本發明的第1形態，主旨為，薄壁圓筒狀工件之保持治具，具備：由圓筒狀金屬形成之可彈性擴縮徑的保持構件，該保持構件在對薄壁圓筒狀工件的內圍插入時保持成外徑比上述工件的內徑還小，在插入上述工件內圍之後擴徑使外圍面緊貼於上述工件全內圍面，藉此從上述工件內圍面保持著該工件；及以壓縮方向的軸方向外力及拉伸方向的軸方向外力當中至少一方向的外力作用在上述保持構件的兩端，使上述保持構件的外徑改變的變徑單元。
根據上述第1形態時，以金屬製圓筒保持構件將薄壁圓筒狀工件從內圍側進行保持時，金屬製圓筒保持構件的外圍面會以緊貼著工件幾乎全內圍面的狀態保持著工件。因此，能夠從工件內圍面側毫無遺漏工件任何部位確實支撐著工件，能夠發揮不亞於加工壓的牢固保持力。此外，與先前所示以橡膠等彈性構體保持工件的狀況不同，即使局部性施加有較強的加工力也難以變形，因此能夠執行高精度機械加工，能夠實現工件圓筒度或表面粗糙度的提昇。
另外，薄壁圓筒狀工件之保持治具也可構成，上述保持構件的外徑，於不作用有上述軸方向外力的自然狀態下比上述工件的內徑還小，上述變徑單元，包括上述保持構件插入上述工件之後以壓縮方向的軸方向外力作用在上述保持構件兩端使上述保持構件擴徑的擴徑機構。
根據上述構成時，於不作用有軸方向外力的自然狀態下金屬製圓筒保持構件的外徑是設定成比薄壁圓筒狀工件的內徑還稍微小，所以能夠在保持成該自然狀態下直接將金屬製圓筒保持構件插入工件內圍。接著，在已經插入的階段，利用設置成變徑單元的擴徑機構，使壓縮方向的軸方向外力作用在金屬製圓筒保持構件的兩端，藉此使金屬製圓筒保持構件擴徑，如此一來就能夠使金屬製圓筒保持構件的外圍面緊貼於薄壁圓筒狀工件的內圍面，能夠穩定保持著薄壁圓筒狀工件。
此外，薄壁圓筒狀工件之保持治具又可構成，上述保持構件的外徑，於不作用有上述軸方向外力的自然狀態下比上述工件的內徑還大，上述變徑單元，包括上述保持構件插入上述工件之前以拉伸方向的軸方向外力作用在上述保持構件兩端使上述保持構件縮徑的縮徑機構。
根據上述構成時，於不作用有軸方向外力的自然狀態下金屬製圓筒保持構件的外徑是設定成比薄壁圓筒狀工件的內徑還稍微大，所以首先在插入前利用設置成變徑單元的縮徑機構，使拉伸方向的軸方向外力作用在金屬製圓筒保持構件的兩端，藉此使金屬製圓筒保持構件縮徑，如此一來就能夠將金屬製圓筒保持構件插入工件的內圍面。接著，於已經插入的階段，解除縮徑機構所施加的軸方向外力(拉伸力)，藉此就能夠使金屬製圓筒保持構件恢復(擴徑)成自由狀態時的外徑，如此一來就能夠使金屬製圓筒保持構件的外圍面緊貼於薄壁圓筒狀工件的內圍面，能夠穩定保持著薄壁圓筒狀工件。
另外，薄壁圓筒狀工件之保持治具也可構成，上述保持構件的外徑，於不作用有上述軸方向外力的自然狀態下和上述工件的內徑為不同尺寸，上述變徑單元，包括：在上述保持構件插入上述工件之前以拉伸方向的軸方向外力作用在上述保持構件兩端使上述保持構件縮徑的縮徑機構；及在上述保持構件插入上述工件之後以壓縮方向的軸方向外力作用在上述保持構件兩端使上述保持構件擴徑的擴徑機構。
根據上述構成時，首先在插入前利用設置成變徑單元的縮徑機構，使拉伸方向的軸方向外力作用在金屬製圓筒保持構件的兩端，藉此使金屬製圓筒保持構件縮徑，如此一來就能夠將金屬製圓筒保持構件插入工件的內圍。接著，於已經插入的階段，解除縮徑機構所施加的軸方向外力(拉伸力)，同時利用設置成變徑單元的擴徑機構，使壓縮方向的軸方向外力作用在金屬製圓筒保持構件的兩端，藉此使金屬製圓筒保持構件擴徑，如此一來就能夠使金屬製圓筒保持構件的外圍面緊貼於薄壁圓筒狀工件的內圍面，能夠穩定保持著薄壁圓筒狀工件。
此外，薄壁圓筒狀工件之保持治具也可構成，又具備有在外側面具有與上述保持構件同心之軸部的一對圓形側板，上述一對側板的外圍部是固定在上述保持構件的兩端，上述變徑單元是設置在上述一對側板間，上述變徑單元，包括：設置在上述一對側板間的複數支桿；及利用螺絲的旋轉對上述各桿施加拉伸力或壓縮力，利用上述拉伸力或壓縮力的反力，透過上述側板使壓縮方向的軸方向外力或拉伸方向的軸方向外力作用在上述保持構件兩端的螺旋機構。
根據上述構成時，利用螺絲的鎖緊對桿施加拉伸力或壓縮力，可透過側板使壓縮方向的軸方向外力或拉伸方向的軸方向外力作用在金屬製圓筒保持構件兩端，能夠使金屬製圓筒保持構件從工件內圍側保持著工件。接著，如上述保持著工件的同時，支撐著突設在兩側板的軸部使工件旋轉，能夠對工件外圍面施以高精度機械加工。
另外，薄壁圓筒狀工件之保持治具也可構成，位於上述保持構件軸方向中間部之對應上述工件軸方向長度的工件保持區域的兩外側區域當中至少一方外側區域形成為錐形或階段狀比上述工件保持區域還小徑，上述側板是固定在形成比上述工件保持區域還小徑之部份的端部。
根據上述構成時，因是在工件保持區域的外側設有形成錐形或階段狀比上述工件保持區域還小徑的部份，所以就能夠使金屬製圓筒保持構件容易插入工件或從工件卸下。
此外，薄壁圓筒狀工件之保持治具也可構成，上述工件的周圍壁厚度是2mm以下。
根據上述構成時，對比先前還薄之周圍壁(壁厚)的工件(周圍壁的厚度為2mm以下的工件)進行保持，就能夠進行先前保持具難以執行的工件加工，能夠實現更高難度之塑膠薄片或薄膜的成形。
本發明的第2形態，主旨為，薄壁圓筒狀工件之加工方法是使用下述薄壁圓筒狀工件之保持治具保持著薄壁圓筒狀工件，對上述所保持之薄壁圓筒狀工件的外圍面進行機械加工，該薄壁圓筒狀工件之保持治具，具備：由圓筒狀金屬形成之可彈性擴縮徑的保持構件，該保持構件在對薄壁圓筒狀工件的內圍插入時保持成外徑比上述工件的內徑還小，在插入上述工件內圍之後擴徑使外圍面緊貼於上述工件全內圍面，藉此從上述工件內圍面保持著該工件；及以壓縮方向的軸方向外力及拉伸方向的軸方向外力當中至少一方向的外力作用在上述保持構件的兩端，使上述保持構件的外徑改變的變徑單元。
根據上述第2形態時，使用上述第1形態的保持治具保持著薄壁圓筒狀工件的同時進行機械加工，因此能夠執行高精度的加工。
本發明的第3形態，主旨為，薄片暨薄膜成形輥，其所採用的外筒是經由使用下述薄壁圓筒狀工件之保持治具保持著薄壁圓筒狀工件，對上述所保持之薄壁圓筒狀工件的外圍面進行機械加工之薄壁圓筒狀工件的加工方法加工後的薄壁圓筒狀工件，該薄壁圓筒狀工件之保持治具，具備：由圓筒狀金屬形成之可彈性擴縮徑的保持構件，該保持構件在對薄壁圓筒狀工件的內圍插入時保持成外徑比上述工件的內徑還小，在插入上述工件內圍之後擴徑使外圍面緊貼於上述工件全內圍面，藉此從上述工件內圍面保持著該工件；及以壓縮方向的軸方向外力及拉伸方向的軸方向外力當中至少一方向的外力作用在上述保持構件的兩端，使上述保持構件的外徑改變的變徑單元。
此外，薄片暨薄膜成形輥也可構成，又具備有配置在上述外筒內部，中心軸與上述外筒中心軸為相同軸的內筒，熱媒體是流動在上述外筒和上述內筒之間，做為上述外筒使用的薄壁圓筒狀工件，周圍壁厚為0.5mm至2mm，外圍面最大粗糙度為1μm以下。
另外，薄片暨薄膜成形輥也可構成，做為上述外筒使用的薄壁圓筒狀工件施有凸面加工。
此外，薄片暨薄膜成形輥也可構成，又具備有配置在上述外筒內部，中心軸與上述外筒中心軸為相同軸的內筒，熱媒體是流動在上述外筒和上述內筒之間，做為上述外筒使用的薄壁圓筒狀工件，周圍壁厚為0.5mm至2mm，外圍面形成有以微細凹凸形成的轉印圖案。
另外，薄片暨薄膜成形輥也可構成，又具備有配置在上述外筒內部，中心軸與上述外筒中心軸為相同軸的內筒，熱媒體是流動在上述外筒和上述內筒之間，做為上述外筒使用的薄壁圓筒狀工件，周圍壁厚為0.5mm至2mm，外圍面形成有梨皮紋路狀的轉印圖案。
根據第3形態時，使用精度良好製成的薄壁圓筒狀工件做為外筒，因此能夠製造精度良好的薄片或薄膜。
根據本發明，是可提供一種能夠從工件內圍面側毫無遺漏工件任何部位確實支撐著工件，能夠發揮不亞於加工壓之牢固保持力的同時，即使局部性施加有較強的加工力也難以變形，能夠執行高精度機械加工的薄壁圓筒狀工件之保持治具，和，使用該保持治具之薄壁圓筒狀工件加工方法，及，將經由該加工方法加工後之薄壁圓筒狀工件做為外筒使用的薄片暨薄膜成形輥。
 [發明之最佳實施形態]
以下，是參照圖面對本發明實施形態進行說明。
[第1實施形態]
第1(a)圖及第1(b)圖所示的保持治具1，是以薄壁圓筒狀工件W(參照第2圖)為主在對外圍面進行機械加工時，插入工件W的內圍，從內圍側保持著工件W。
於此所假定的工件W，例如是塑膠薄膜等之成形輥所使用的套筒(金屬外筒)，是加工成周圍壁的厚度(壁厚)為2mm以下(更正確地說是未滿2mm)，圓筒度為50μm以下，外圍面最大粗糙度Rmax為1μm以下的製品。使用形態，是將該工件W為外筒，在其內圍側同軸配置內筒構件，在內筒構件和外筒之間確保有熱媒體流動空間之雙層筒構造的成形輥，根據需求在工件W的外圍面，是施有梨皮紋路狀的轉印圖案(例如0.025mm級數的微細加工)，或凸面加工。
本實施形態的保持治具1，具備：中空圓筒狀且壁厚設定成能夠稍微彈性擴縮徑的金屬製圓筒保持構件10(保持構件)；在各自外側面11b、12b中央突設有與金屬製圓筒保持構件10同心的軸部13、14，外圍部經由焊接40等固定在金屬製圓筒保持構件10軸方向兩端部的左右一對圓形側板11、12；及設置在該等一對側板11、12間，透過兩側板11、12以壓縮方向的軸方向外力作用在金屬製圓筒保持構件10的兩端，使金屬製圓筒保持構件10擴徑的擴徑機構(變徑單元)25。
金屬製圓筒保持構件10，是具有半徑1.5%～8%程度壁厚的直圓筒體，最好是具有半徑2%～5%程度壁厚的直圓筒體，由STKM16A或S45C等拉伸彈性變形範圍廣的鋼管形成。
保持治具1的金屬製圓筒保持構件10的外徑，在不作用有軸方向外力的自然狀態下，是設定成比工件W的內徑還稍微小(例如以數十μm的等級加工成較小)。因此，在其自然狀態下，金屬製圓筒保持構件10是能夠插入工件W的外圍。金屬製圓筒保持構件10，是在插入工件W外圍之後，利用擴徑機構25擴徑，就能夠使本身的外圍緊貼工件W的內圍面，從內圍側保持著工件W。
擴徑機構25，是具有在插入工件W之後，以壓縮方向的軸方向外力B作用在金屬製圓筒保持構件10的兩端，使金屬製圓筒保持構件10擴徑的功能。擴徑機構25，是由：等間隔配置在以軸部13、14為中心的圓周方向之複數支桿15；及設置在各桿的螺旋機構26所構成。
桿15的一端部[第1(a)圖中的右端部]，是嵌插在右側側板12的通孔12a，以其外側的頭部16卡合在側板12的外側面12b，藉此固定在側板12。
桿15的另一端部[第1(a)圖中的左端部]，是滑動自如地插入在左側側板11的通孔11a，長度設定成其端面15b能夠停留在通孔11a內。在設定成能夠停留在通孔11a內之桿15另一端的端面15b，是設有螺孔17。
在左側側板11的外側面11b，是由省略圖示的螺栓固定著托座板18，托座板18的插通孔18a是插通有調整用螺絲20的軸部。調整用螺絲20軸部前端的螺紋部20a，是螺入在桿15的端面15b的螺孔17，調整用螺絲20的頭部20b是抵接於托座板18的外側面18c。
螺旋機構26，是由：設置在每支桿15的調整用螺絲20；及各調整用螺絲20的螺紋部20a所要螺入的桿端面15b的螺孔17所構成。利用調整用螺絲20的鎖緊使箭頭符號A方向的拉伸力施加在各桿15，藉此利用其反力就能夠透過側板11、12使箭頭符號B所示壓縮方向的軸方外力作用在金屬製圓筒保持構件10的兩端。
其次，是使用第2(a)圖及第2(b)圖對保持治具1保持工件W時的程序進行說明。
保持治具1，其金屬製圓筒保持構件10的外徑，於不作用有軸方向外力的自然狀態下，是設定成比工件W的內徑還稍微小，因此如第2(a)圖所示，維持著其自然狀態下，可以將金屬製圓筒保持構件10插入於工件W的內周圍。
並且，在將金屬製圓筒保持構件10插入於工件W的內周圍的階段，如第2(b)圖所示，利用設置成變徑單元的擴徑機構25，以壓縮方向的軸方向外力(箭頭符號B所示的外力)作用在金屬製圓筒保持構件10的兩端，使金屬製圓筒保持構件10如箭頭符號D所示擴徑。如此一來，就能夠使金屬製圓筒保持構件10的外圍面牢固緊貼在工件W的內圍面，能夠保持著工件W。
於該狀況，因金屬製圓筒保持構件10的外圍面是以緊貼在工件W幾乎全內圍面的狀態保持著工件W，所以就能夠從工件W內圍面側毫無遺漏工件W任何部位支撐著工件W，能夠發揮不亞於加工壓的牢固保持力。此外，與先前所示以橡膠等彈性構體保持工件的狀況不同，即使局部性施加有較強的加工力也難以變形。因此，如上述藉由保持著工件W的同時，支撐著突設在兩側板11、12的軸部13、14使工件W旋轉，是能夠對工件W的外圍面進行高精度機械加工(外圍切削或外圍研磨或者圖案形成加工等)，能夠實現工件W圓筒度或表面粗糙度的提昇。
機械加工後，透過鬆弛調整用螺絲20，是能夠使金屬製圓筒保持構件10恢復(縮徑成原來狀態)成自然狀態的外徑，因此就能夠從工件W卸下保持治具1。
如上述，透過調整用螺絲20的鎖緊操作或鬆弛操作，就能夠使金屬製圓筒保持構件10縮徑或擴徑，因此能夠使裝脫作業確實又簡單。
[第2實施形態]
第3(a)圖及第3(b)圖所示第2實施形態相關的保持治具2，是和第1實施形態相同也是以薄壁圓筒狀工件W(參照第4圖)為主在對外圍面進行機械加工時，插入工件W的內圍，從內圍側保持著工件W。
保持治具2，具備：中空圓筒狀且壁厚設定成能夠稍微彈性擴縮徑的金屬製圓筒保持構件10A(保持構件)；在各自外側面11b、12b中央突設有與金屬製圓筒保持構件10A同心的軸部13、14，外圍部固定在金屬製圓筒保持構件10A軸方向兩端部的左右一對圓形側板11、12；及設置在該等一對側板11、12間，透過兩側板11、12以拉伸方向的軸方向外力作用在金屬製圓筒保持構件10A的兩端，使金屬製圓筒保持構件10A縮徑的縮徑機構(變徑單元)27。
金屬製圓筒保持構件10A，是具有半徑1.5%～8%程度壁厚的直圓筒體，最好是具有半徑2%～5%程度壁厚的直圓筒體，由STKM16A或S45C等拉伸彈性變形範圍廣的鋼管形成。
保持治具2的金屬製圓筒保持構件10A的外徑，在不作用有軸方向外力的自然狀態下，是設定成比工件W的內徑還稍微大(例如以數十μm的等級加工成較大)。因此，在其自然狀態下，金屬製圓筒保持構件10A是無法插入工件W的外圍，但利用縮徑機構27縮徑，就能夠使其插入工件W的外圍。
金屬製圓筒保持構件10A，一旦以縮徑的狀態插入工件W內圍後，就利用解除縮徑恢復(擴徑)成原來的外徑，如此一來，就能夠使本身的外圍緊貼在工件W的內圍面，能夠從內圍側保持著工件W。
縮徑機構27，是具有在插入工件W之前，以拉伸方向的軸方向外力F作用在金屬製圓筒保持構件10A的兩端，使金屬製圓筒保持構件10A縮徑的功能，其是由：等間隔配置在以軸部13、14為中心之圓周方向的複數支桿15；及設置在各桿15的螺旋機構28所構成。
桿15的一端部[第3(a)圖中的右端部]，是嵌插在右側側板12的通孔12a，以其外側的頭部16卡合在側板12的外側面12b，藉此固定在側板12。桿15的另一端部[第3(a)圖中的左端部]，是滑動自如地插入在左側側板11的通孔11a，長度設定成其端面15b能夠停留在通孔11a內。桿15的一端部[第3(a)圖中的右端部]，也可設定成和桿15的另一端部[第3(a)圖中的左端部]相同的構成。
本實施形態為了和第1實施形態的保持治具1共同化，桿15，是在端面15b具有螺孔17，但本實施形態並不使用螺孔17。取而代之，是在桿15的另一端部的端面15b配置隔件32。隔件32，是構成為不讓下述調整用螺絲30的螺紋軸部30a前端進入螺孔17，具有能夠讓來自於調整用螺絲30前端的推壓力確實傳達至桿15的功能。
在左側側板11的外側面11b，是由省略圖示的螺栓固定著托座板18。托座板18，是形成有螺孔18b取代第1實施形態的插通孔18a，螺孔18b是螺合有從調整用螺絲30的頭部30b頸下延伸出來的螺紋軸部30a。因此，透過鎖緊調調整用螺絲30，就能夠透過隔板32使推壓力施加在桿15的端面15b。
螺旋機構27，是由：設置在每支桿15的調整用螺絲30；及各調整用螺絲30的螺紋部30a所要螺入的托座板18的螺孔18b所構成。利用調整用螺絲30的鎖緊使箭頭符號E方向的壓縮力施加在各桿15，藉此利用其反力就能夠透過側板11、12使箭頭符號F所示拉伸方向的軸方外力作用在金屬製圓筒保持構件10A的兩端。
其次，是使用第4(a)圖及第4(b)圖對保持治具2保持工件W時的程序進行說明。
保持治具2，其金屬製圓筒保持構件10A的外徑，於不作用有軸方向外力的自然狀態下，是設定成比工件W的內徑還稍微大，因此首先在插入前是利用設置成變徑單元的縮徑機構27，以拉伸方向的軸方向外力F作用在金屬製圓筒保持構件10A的兩端，使金屬製圓筒保持構件10A如箭頭符號G所示縮徑。並且，在此縮徑狀態下將金屬製圓筒保持構件10A插入工件W的內周圍。接著在已經插入的階段，是去除縮徑機構27所施加的軸方向外力(拉伸力F)。如此一來，金屬製圓筒保持構件10A就能夠恢復(擴徑)成自然狀態時的外徑，藉此，就能夠使金屬製圓筒保持構件10A的外圍面緊貼在工件W的內圍面，能夠保持著工件W。
於該狀況，因金屬製圓筒保持構件10A的外圍面是以緊貼在工件W幾乎全內圍面的狀態保持著工件W，所以就能夠從工件W內圍面側毫無遺漏工件W任何部位支撐著工件W，能夠發揮不亞於加工壓的牢固保持力。此外，與先前所示以橡膠等彈性構體保持工件的狀況不同，即使局部性施加有較強的加工力也難以變形。因此，如上述藉由保持著工件W的同時，支撐著突設在兩側板11、12的軸部13、14使工件W旋轉，是能夠對工件W的外圍面進行高精度機械加工(外圍切削或外圍研磨或者圖案形成加工等)，能夠實現工件W圓筒度或表面粗糙度的提昇。
機械加工後，透過再度鎖入調整用螺絲30，是能夠使金屬製圓筒保持構件10A縮徑。如此一來，就能夠從工件W卸下保持治具2。
如上述，透過調整用螺絲30的鎖緊操作或鬆弛操作，就能夠使金屬製圓筒保持構件10A縮徑或擴徑，因此能夠使裝脫作業確實又簡單。
[第3實施形態]
第3實施形態的保持治具3，是具備有上述的縮徑機構27和擴徑機構25的雙方，金屬製圓筒保持構件10B(保持構件)的外徑，於不作用有軸方向外力的自然狀態下是設定成和工件內徑稍微不同的徑尺寸。此外，金屬製圓筒保持構件10B的外徑於不作用有軸方向外力的自然狀態下也可設定成和第2實施形態相同的外徑。
因此，如第5(a)圖所示，在插入工件W之前，是利用設置成變徑單元的縮徑機構27，以拉伸方向的軸方向外力F作用在金屬製圓筒保持構件10B的兩端，使金屬製圓筒保持構件10B如箭頭符號G所示縮徑，藉此將金屬製圓筒保持構件10B插入工件W的內圍。接著，如第5(b)圖所示，在已經插入的階段，是去除縮徑機構27所施加之軸方向外力(拉伸力)的同時，利用設置成變徑單元的擴徑機構25，以壓縮方向的軸方外力B作用在金屬製圓筒保持構件10B的兩端，使金屬製圓筒保持構件10B如箭頭符號J所示擴徑，藉此使金屬製圓筒保持構件10B的外圍面緊貼在工件W的內圍面，保持著工件W。
於該狀況，因在對工件W插入時是使金屬製圓筒保持構件10B縮徑，所以就容易進行插入作業。此外，在插入後是使金屬製圓筒保持構件10B擴徑，所以就能夠發揮強大的保持力。
其次，是針對本發明第1至第3實施形態相關保持治具1～3的金屬製圓筒保持構件10、10A、10B的端部形狀例進行說明。如第1(a)圖、第3(a)圖(對於第3實施形態是省略圖示)所示，保持工件W時的工件保持區域H1，是對應工件W的軸方向長度設置在金屬製圓筒保持構件10、10A、10B的軸方向中間部。更具體地說，金屬製圓筒保持構件10、10A、10B的工件保持區域H1的軸方向長度，是形成為比工件W的軸方向長度還長。
金屬製圓筒保持構件10、10A、10B的兩端部，是受到側板11、12的拘束以致該等兩端部不會有擴徑暨縮徑等的徑變化。於此，上述第1至第3實施形態中，如第6(a)圖或第6(b)圖所示，工件保持區域H1的兩外側區域H2當中至少一方是形成為比工件保持區域H1還小徑如第6(a)圖所示的錐形或第6(b)圖所示段狀。接著，側板12是固定在兩外側區域H2之形成為比工件保持區域H1還小徑部份的端部。如此一來，就能夠使金屬製圓筒保持構件10、10A、10B容易插入工件W及容易從工件W卸下。
於此，當更進一步說明金屬製圓筒保持構件10、10A、10B的軸方向長度和工件W的軸方向長度之關係時，金屬製圓筒保持構件10、10A、10B的工件保持區域H1的軸方向長度，是只要形成為比工件W的實際加工區域的軸方向長度還長即可，如此一來，工件W的軸方向長度，即使是形成為比工件保持區域H1的軸方向長度還長也無所謂。於該狀況，工件W的軸方向長度是形成為比金屬製圓筒保持構件10、10A、10B的長度(H1+2×H2)還短，此外，在工件W的軸方向於工件W的中間部是存在著工件W的實際加工區域。
接著，是對本發明第1至第3實施形態相關保持治具1～3的金屬製圓筒保持構件10、10A、10B的端部和側板12的固定構造進行說明。金屬製圓筒保持構件10、10A、10B和側板12之固定部的構造，是可採用第7圖所示的變化形態。第7(a)圖，是表示單純將側板12外圍嵌合固定在金屬製圓筒保持構件10、10A、10B端部內圍的例子。第7(b)圖，是表示側板12外圍部形成有段部12d，將金屬製圓筒保持構件10、10A、10B端部嵌合固定在該段部12d的例子。第7(c)圖，是表示將側板12的側面單純對接固定在金屬製圓筒保持構件10、10A、10B端部的例子。對於另一方的側板11也是相同的固定構造。
如以上所述，也可使用薄壁圓筒狀工件W構成薄片暨薄膜成形輥。
即，可將經由上述加工方法加工後的薄壁圓筒狀工件W做為外筒使用構成薄片暨薄膜成形輥。薄片暨薄膜成形輥，例如：日本特開2007-83577號公報所示，是一種在圓筒狀外筒的外圍圈掛薄片或薄膜，藉此形成薄片或薄膜的裝置。
外筒構成用的薄壁圓筒狀工件W，例如其周圍壁的厚度為0.5mm～2mm(例如不包括2mm)，外圍面最大粗糙度Rmax為1μm以下。此外，外筒的內部，是配置有中心軸與外筒中心軸為相同軸的內筒，構成為熱媒體(例如圈掛在外筒隨著旋轉移動的薄片或薄膜冷卻用的冷媒)例如能夠連續性流動在外筒和內筒之間。
再加上，薄壁圓筒狀工件W也可施有凸面加工。
即，外筒構成用的薄壁圓筒狀工件W的外徑，是在軸方向的端部形成為較小，隨著朝巷軸方向的中央部逐漸形成為稍微比外徑還大，薄壁圓筒狀工件W的外形也可形成為酒桶狀。
此外，外筒構成用的薄壁圓筒狀工件W的外圍面也可形成有以微細凹凸形成的轉印圖案(例如也可形成有間距或高度為可視光波長程度之微細的轉印圖案。藉此，在薄片或薄膜的厚度方向一方的面轉印有微細的圖案)。
另外，薄壁圓筒狀工件W的外圍面也可形成有梨皮紋路狀的轉印圖案。藉此，使薄片或薄膜的厚度方向一方的面形成為梨皮紋路狀。
1、2、3．．．保持治具
10、10A、10B．．．金屬製圓筒保持構件(保持構件)
11、12．．．側板
11a、12a．．．通孔
11b、12b．．．外側面
12d．．．段部
13、14．．．軸部
15．．．桿
15b．．．端面
16．．．頭部
17．．．螺孔
18．．．托座板
18a．．．插通孔
18b．．．螺孔
18c．．．外側面
20．．．調整用螺絲
20a．．．螺紋部
20b．．．頭部
25．．．擴徑機構(變徑單元)
26．．．螺旋機構
27．．．縮徑機構(變徑單元)
28．．．螺旋機構
30．．．調整用螺絲
30a．．．螺紋軸部(螺紋部)
30b．．．頭部
32．．．隔件
40．．．焊接
A．．．拉伸力
B．．．壓縮力
D．．．擴徑方向
E．．．壓縮力
F．．．拉伸力
G．．．縮徑方向
J．．．擴徑方向
H1．．．工作保持區域
H2．．．外側區域
W．．．工件
第1(a)圖及第1(b)圖為本發明第1實施形相關的保持治具構成圖。第1(a)圖為側剖面圖，第1(b)圖為第1(a)圖箭頭符號X方向視圖。
第2(a)圖及第2(b)圖為本發明第1實施形相關的保持治具作用說明簡略圖。第2(a)圖為表示保持治具即將插入在工件內圍的狀態圖，第2(b)圖為表示插入後保持治具的金屬製圓筒保持構件經由兩端軸方向壓縮成擴徑保持著工件的狀態圖。
第3(a)圖及第3(b)圖為本發明第2實施形相關的保持治具構成圖。第3(a)圖為側剖面圖，第3(b)圖為第3(a)圖箭頭符號X方向視圖。
第4(a)圖及第4(b)圖為本發明第2實施形相關的保持治具作用說明簡略圖。第4(a)圖為表示金屬製圓筒保持構件經由兩端軸方向拉伸成縮徑狀態下保持治具即將插入在工件內圍的狀態圖，第4(b)圖為表示插入後解除兩端軸方向拉伸使金屬製圓筒保持構件恢復(擴徑)成原來的外徑保持著工件的狀態圖。
第5(a)圖及第5(b)圖為本發明第3實施形相關的保持治具作用說明簡略圖。第5(a)圖為表示金屬製圓筒保持構件經由兩端軸方向拉伸成縮徑狀態下保持治具即將插入在工件內圍的狀態圖，第5(b)圖為表示插入後解除兩端軸方向拉伸又將金屬製圓筒保持構件經由兩端軸方向壓縮成擴徑保持著工件的狀態圖。
第6(a)圖及第6(b)圖為表示本發明第1～第3實施形相關保持治具的金屬製圓筒保持構件的端部形狀例圖。第6(a)圖為表示端部構成為錐形後小徑化的例子局部剖面圖，第6(b)圖為表示端部構成為段狀後小徑化的例子局部剖面圖。
第7(a)圖至第7(c)圖為表示本發明第1～第3實施形相關保持治具的金屬製圓筒保持構件的端部和側板的固定構造變化例圖。第7(a)圖為表示側板外圍嵌合固定在金屬製圓筒保持構件端部內圍的例子局部剖面圖，第7(b)圖為表示側板的外圍部形成段部，該段部嵌合固定著金屬製圓筒保持構件端部的例子局部剖面圖，第7(c)圖為表示側板的側面對接固定在金屬製圓筒保持構件端面的例子局部剖面圖。
1．．．薄壁圓筒狀工件之保持治具
10．．．保持構件
11．．．側板
12．．．側板
B．．．壓縮方向的軸方向外力
W．．．工件

Claims (18)

  1. 一種薄壁圓筒狀工件之保持治具，具備：保持構件，由圓筒狀金屬形成之可彈性擴縮徑，在對薄壁圓筒狀工件的內圍插入時保持成外徑比上述工件的內徑還小，在插入上述工件內圍之後擴徑使外圍面緊貼於上述工件全內圍面，藉此從上述工件內圍側保持著該工件；變徑單元，以壓縮方向的軸方向外力及拉伸方向的軸方向外力當中至少一方向的外力作用在上述保持構件的兩端，使上述保持構件的外徑改變；及一對圓形側板，在外側面具有與上述保持構件同心之軸部；上述一對側板的外圍部是固定在上述保持構件的兩端，上述變徑單元是設置在上述一對側板間，上述變徑單元，包括：設置在上述一對側板間的複數支桿；及利用螺絲的旋轉對上述各桿施加拉伸力或壓縮力，利用上述拉伸力或壓縮力的反力，透過上述側板使壓縮方向的軸方向外力或拉伸方向的軸方向外力作用在上述保持構件兩端的螺旋機構。
  2. 如申請專利範圍第1項所記載的薄壁圓筒狀工件之保持治具，其中， 上述保持構件的外徑，於不作用有上述軸方向外力的自然狀態下是比上述工件的內徑還小，上述變徑單元，包括上述保持構件插入上述工件之後以壓縮方向的軸方向外力作用在上述保持構件兩端使上述保持構件擴徑的擴徑機構。
  3. 如申請專利範圍第1項所記載的薄壁圓筒狀工件之保持治具，其中，上述保持構件的外徑，於不作用有上述軸方向外力的自然狀態下是比上述工件的內徑還大，上述變徑單元，包括上述保持構件插入上述工件之前以拉伸方向的軸方向外力作用在上述保持構件兩端使上述保持構件縮徑的縮徑機構。
  4. 如申請專利範圍第1項所記載的薄壁圓筒狀工件之保持治具，其中，上述保持構件的外徑，於不作用有上述軸方向外力的自然狀態下和上述工件的內徑為不同尺寸，上述變徑單元，包括：在上述保持構件插入上述工件之前以拉伸方向的軸方向外力作用在上述保持構件兩端使上述保持構件縮徑的縮徑機構；及在上述保持構件插入上述工件之後以壓縮方向的軸方向外力作用在上述保持構件兩端使上述保持構件擴徑的擴徑機構。
  5. 如申請專利範圍第1項所記載的薄壁圓筒狀工件 之保持治具，其中，位於上述保持構件軸方向中間部之對應上述工件軸方向長度的工件保持區域的兩外側區域當中至少一方外側區域是形成為錐形或階段狀比上述工件保持區域還小徑，上述側板是固定在形成為比上述工件保持區域還小徑之部份的端部。
  6. 如申請專利範圍第1項所記載的薄壁圓筒狀工件之保持治具，其中，上述工件的周圍壁厚度是2mm以下。
  7. 一種薄壁圓筒狀工件之加工方法，使用下述薄壁圓筒狀工件之保持治具保持著薄壁圓筒狀工件，對上述所保持之薄壁圓筒狀工件的外圍面進行機械加工，該薄壁圓筒狀工件之保持治具，具備：保持構件，由圓筒狀金屬形成之可彈性擴縮徑，在對薄壁圓筒狀工件的內圍插入時保持成外徑比上述工件的內徑還小，在插入上述工件內圍之後擴徑使外圍面緊貼於上述工件全內圍面，藉此從上述工件內圍側保持著該工件；變徑單元，以壓縮方向的軸方向外力及拉伸方向的軸方向外力當中至少一方向的外力作用在上述保持構件的兩端，使上述保持構件的外徑改變；及一對圓形側板，在外側面具有與上述保持構件同心之軸部；上述一對側板的外圍部是固定在上述保持構件的兩端， 上述變徑單元是設置在上述一對側板間，上述變徑單元，包括：設置在上述一對側板間的複數支桿；及利用螺絲的旋轉對上述各桿施加拉伸力或壓縮力，利用上述拉伸力或壓縮力的反力，透過上述側板使壓縮方向的軸方向外力或拉伸方向的軸方向外力作用在上述保持構件兩端的螺旋機構。
  8. 一種薄片暨薄膜成形輥，其所採用的外筒是經由使用下述薄壁圓筒狀工件之保持治具保持著薄壁圓筒狀工件，對上述所保持之薄壁圓筒狀工件的外圍面進行機械加工之薄壁圓筒狀工件的加工方法加工後的薄壁圓筒狀工件，該薄壁圓筒狀工件之保持治具，具備：保持構件，由圓筒狀金屬形成之可彈性擴縮徑，在對薄壁圓筒狀工件的內圍插入時保持成外徑比上述工件的內徑還小，在插入上述工件內圍之後擴徑使外圍面緊貼於上述工件全內圍面，藉此從上述工件內圍側保持著該工件；變徑單元，以壓縮方向的軸方向外力及拉伸方向的軸方向外力當中至少一方向的外力作用在上述保持構件的兩端，使上述保持構件的外徑改變；及一對圓形側板，在外側面具有與上述保持構件同心之軸部；上述一對側板的外圍部是固定在上述保持構件的兩端，上述變徑單元是設置在上述一對側板間， 上述變徑單元，包括：設置在上述一對側板間的複數支桿；及利用螺絲的旋轉對上述各桿施加拉伸力或壓縮力，利用上述拉伸力或壓縮力的反力，透過上述側板使壓縮方向的軸方向外力或拉伸方向的軸方向外力作用在上述保持構件兩端的螺旋機構。
  9. 如申請專利範圍第8項所記載的薄片暨薄膜成形輥，其中，又具備有配置在上述外筒內部，中心軸與上述外筒中心軸為相同軸的內筒，熱媒體是流動在上述外筒和上述內筒之間，做為上述外筒使用的薄壁圓筒狀工件，周圍壁厚為0.5mm至2mm，外圍面最大粗糙度為1μm以下。
  10. 如申請專利範圍第8項或第9項所記載的薄片暨薄膜成形輥，其中，做為上述外筒使用的薄壁圓筒狀工件施有凸面加工。
  11. 如申請專利範圍第8項所記載的薄片暨薄膜成形輥，其中，又具備有配置在上述外筒內部，中心軸與上述外筒中心軸為相同軸的內筒，熱媒體是流動在上述外筒和上述內筒之間，做為上述外筒使用的薄壁圓筒狀工件，周圍壁厚為0.5mm至2mm，外圍面形成有以微細凹凸形成的轉印圖案。
  12. 如申請專利範圍第8項所記載的薄片暨薄膜成形輥，其中，又具備有配置在上述外筒內部，中心軸與上述外筒中心軸為相同軸的內筒， 熱媒體是流動在上述外筒和上述內筒之間，做為上述外筒使用的薄壁圓筒狀工件，周圍壁厚為0.5mm至2mm，外圍面形成有梨皮紋路狀的轉印圖案。
  13. 一種薄壁圓筒狀工件之保持治具，具備：保持構件，由圓筒狀金屬形成之可彈性擴縮徑，在對薄壁圓筒狀工件的內圍插入時保持成外徑比上述工件的內徑還小，在插入上述工件內圍之後擴徑使外圍面緊貼於上述工件全內圍面，藉此從上述工件內圍側保持著該工件；及變徑單元，以壓縮方向的軸方向外力及拉伸方向的軸方向外力當中至少一方向的外力作用在上述保持構件的兩端，使上述保持構件的外徑改變；上述保持構件的外徑，於不作用有上述軸方向外力的自然狀態下是比上述工件的內徑還大，上述變徑單元，包括上述保持構件插入上述工件之前以拉伸方向的軸方向外力作用在上述保持構件兩端使上述保持構件縮徑的縮徑機構。
  14. 一種薄壁圓筒狀工件之保持治具，具備：保持構件，由圓筒狀金屬形成之可彈性擴縮徑，在對薄壁圓筒狀工件的內圍插入時保持成外徑比上述工件的內徑還小，在插入上述工件內圍之後擴徑使外圍面緊貼於上述工件全內圍面，藉此從上述工件內圍側保持著該工件；及變徑單元，以壓縮方向的軸方向外力及拉伸方向的 軸方向外力當中至少一方向的外力作用在上述保持構件的兩端，使上述保持構件的外徑改變；上述保持構件的外徑，於不作用有上述軸方向外力的自然狀態下和上述工件的內徑為不同尺寸，上述變徑單元，包括：在上述保持構件插入上述工件之前以拉伸方向的軸方向外力作用在上述保持構件兩端使上述保持構件縮徑的縮徑機構；及在上述保持構件插入上述工件之後以壓縮方向的軸方向外力作用在上述保持構件兩端使上述保持構件擴徑的擴徑機構。
  15. 一種薄壁圓筒狀工件之加工方法，使用下述薄壁圓筒狀工件之保持治具保持著薄壁圓筒狀工件，對上述所保持之薄壁圓筒狀工件的外圍面進行機械加工，該薄壁圓筒狀工件之保持治具，具備：保持構件，由圓筒狀金屬形成之可彈性擴縮徑，在對薄壁圓筒狀工件的內圍插入時保持成外徑比上述工件的內徑還小，在插入上述工件內圍之後擴徑使外圍面緊貼於上述工件全內圍面，藉此從上述工件內圍側保持著該工件；及變徑單元，以壓縮方向的軸方向外力及拉伸方向的軸方向外力當中至少一方向的外力作用在上述保持構件的兩端，使上述保持構件的外徑改變；上述保持構件的外徑，於不作用有上述軸方向外力的 自然狀態下是比上述工件的內徑還大，上述變徑單元，包括上述保持構件插入上述工件之前以拉伸方向的軸方向外力作用在上述保持構件兩端使上述保持構件縮徑的縮徑機構。
  16. 一種薄壁圓筒狀工件之加工方法，使用下述薄壁圓筒狀工件之保持治具保持著薄壁圓筒狀工件，對上述所保持之薄壁圓筒狀工件的外圍面進行機械加工，該薄壁圓筒狀工件之保持治具，具備：保持構件，由圓筒狀金屬形成之可彈性擴縮徑，在對薄壁圓筒狀工件的內圍插入時保持成外徑比上述工件的內徑還小，在插入上述工件內圍之後擴徑使外圍面緊貼於上述工件全內圍面，藉此從上述工件內圍側保持著該工件；及變徑單元，以壓縮方向的軸方向外力及拉伸方向的軸方向外力當中至少一方向的外力作用在上述保持構件的兩端，使上述保持構件的外徑改變；上述保持構件的外徑，於不作用有上述軸方向外力的自然狀態下和上述工件的內徑為不同尺寸，上述變徑單元，包括：在上述保持構件插入上述工件之前以拉伸方向的軸方向外力作用在上述保持構件兩端使上述保持構件縮徑的縮徑機構；及在上述保持構件插入上述工件之後以壓縮方向的軸方向外力作用在上述保持構件兩端使上述保持構件擴徑的擴 徑機構。
  17. 一種薄片暨薄膜成形輥，其所採用的外筒是經由使用下述薄壁圓筒狀工件之保持治具保持著薄壁圓筒狀工件，對上述所保持之薄壁圓筒狀工件的外圍面進行機械加工之薄壁圓筒狀工件的加工方法加工後的薄壁圓筒狀工件，該薄壁圓筒狀工件之保持治具，具備：保持構件，由圓筒狀金屬形成之可彈性擴縮徑，在對薄壁圓筒狀工件的內圍插入時保持成外徑比上述工件的內徑還小，在插入上述工件內圍之後擴徑使外圍面緊貼於上述工件全內圍面，藉此從上述工件內圍側保持著該工件；及變徑單元，以壓縮方向的軸方向外力及拉伸方向的軸方向外力當中至少一方向的外力作用在上述保持構件的兩端，使上述保持構件的外徑改變；上述保持構件的外徑，於不作用有上述軸方向外力的自然狀態下是比上述工件的內徑還大，上述變徑單元，包括上述保持構件插入上述工件之前以拉伸方向的軸方向外力作用在上述保持構件兩端使上述保持構件縮徑的縮徑機構。
  18. 一種薄片暨薄膜成形輥，其所採用的外筒是經由使用下述薄壁圓筒狀工件之保持治具保持著薄壁圓筒狀工件，對上述所保持之薄壁圓筒狀工件的外圍面進行機械加工之薄壁圓筒狀工件的加工方法加工後的薄壁圓筒狀工件， 該薄壁圓筒狀工件之保持治具，具備：保持構件，由圓筒狀金屬形成之可彈性擴縮徑，在對薄壁圓筒狀工件的內圍插入時保持成外徑比上述工件的內徑還小，在插入上述工件內圍之後擴徑使外圍面緊貼於上述工件全內圍面，藉此從上述工件內圍側保持著該工件；及變徑單元，以壓縮方向的軸方向外力及拉伸方向的軸方向外力當中至少一方向的外力作用在上述保持構件的兩端，使上述保持構件的外徑改變；上述保持構件的外徑，於不作用有上述軸方向外力的自然狀態下和上述工件的內徑為不同尺寸，上述變徑單元，包括：在上述保持構件插入上述工件之前以拉伸方向的軸方向外力作用在上述保持構件兩端使上述保持構件縮徑的縮徑機構；及在上述保持構件插入上述工件之後以壓縮方向的軸方向外力作用在上述保持構件兩端使上述保持構件擴徑的擴徑機構。
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